新疆地区建筑外墙保温材料应用探究

周俊龙*

（中国石油天然气股份有限公司塔里木油田分公司规划计划处）

0 引言

建筑外墙保温是建筑节能的主要方式，国家对建筑节能率的要求逐年提高。1986年我国规定建筑节能率为30%，1996年全国实施50%节能率，2010年居住建筑开始实施65%节能率，2015年公共建筑也提高了节能率要求（根据各个地区的差异，平均节能率约 65%）。2014年新疆颁布的 XJJ/T 063—2014《严寒 C区居住建筑节能设计标准》，提出了75%节能率的目标。降低建筑物能耗，提高建筑节能效果，促使建筑的围护结构材料发生了变化。保温墙体取代普通的墙体围护建设、屋面设计增添了保温隔热要素、遮阳系统成为幕墙与门窗建设的必备要素[1]。建筑外墙保温材料对节能建筑有着重要意义。

1 标准规范对外墙保温材料的要求

GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018年版）和新公消〔2018〕8号文《新疆维吾尔自治区建筑外保温系统材料应用防火暂行规定》均对外墙保温材料的燃烧性能做了规定。新公消〔2018〕8号文中关于外墙保温材料燃烧性能要求的相关条款如下：

（1）民用、工业建筑外保温系统材料的燃烧性能宜为A级，且不应低于B1级，严禁采用B2、B3级材料，严禁采用在生产过程中使用易燃气体为发泡剂的保温材料（XPS）。当采用B1级保温材料时，应采用不燃材料作防护层，防护层厚度首层不应小于15 mm，其他层不应小于5 mm。

（2）设置人员密集场所的民用建筑，其外墙外保温材料的燃烧性能应为A级。

（3）非幕墙式建筑外保温材料应符合下列要求：住宅建筑（包括设置商业服务网点的住宅）高度大于等于100 m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级；高度小于100 m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于B1级。

其他民用建筑高度大于等于50 m的建筑，其保温材料的燃烧性能应为A级；高度小于50 m的建筑，其保温材料的燃烧性能不应低于 B1级；与人员密集场所组合建造的建筑（包括住宅与人员密集场所组合建造的建筑的住宅部分），其保温材料的燃烧性能应为A级。

（4）除设置人员密集场所的建筑外，幕墙式建筑应符合下列规定：建筑高度大于等于24 m时，其保温材料的燃烧性能应为A级；建筑高度小于24 m时，其保温材料的燃烧性能不应低于B1级。

根据新公消〔2018〕8号文的要求，大部分民用建筑的外墙保温材料均需采用A级保温材料。按前述第（2）条规定，一些商住楼和带有大型会议厅的办公楼及多功能、综合性建筑等也应采用燃烧性能等级为A级的外墙保温材料。

2 严寒和寒冷地区常用的外墙保温材料

2.1 保温材料性能

随着我国建筑节能的发展，各种新型外墙保温材料得到推广和应用。常见的建筑保温材料有：岩棉板、保温砂浆、超薄绝热板（STP）、改性聚氨酯板（PIR）、硬质酚醛板（PF）、模塑聚苯板（EPS）、水泥膨胀蛭石等。水泥膨胀蛭石由于导热系数大和干密度大的缺点不适用于严寒和寒冷地区。严寒和寒冷地区常用外墙面保温板性能见表1。

表1 严寒和寒冷地区常用保温材料的性能指标

2.2 严寒和寒冷地区保温材料应用

现阶段，严寒和寒冷地区常用的燃烧性能为 A级的外墙保温材料只有岩棉板和超薄绝热板。

2.2.1 岩棉板

岩棉板是现阶段普遍应用的A级保温材料。按照纤维排列和切割方向不同，分为垂直纤维岩棉板和平行纤维岩棉板两种。一般把平行纤维岩棉板称为岩棉板，把垂直纤维岩棉板称为岩棉带。由于垂直纤维岩棉板的抗压、抗拉强度较平行纤维岩棉板高且密度较低，故在岩棉板薄抹灰外墙外保温系统中普遍采用垂直纤维岩棉板（岩棉带）作保温层。

新公消〔2018〕8号文中规定岩棉板导热系数为0.048 W/（m·K），导热系数相对较大。伴随着节能标准的不断提高，外墙保温材料的厚度也在不断增加。对于严寒地区建筑节能要求较高的建筑（如住宅、宿舍、幼儿园、宾馆等），岩棉板保温层厚度一般会达到150 mm甚至更厚。岩棉板厚度增加必然会影响与主体结构连接的可靠性。在施工方面，由于目前国标和自治区标准中没有相关岩棉板外墙保温的标准做法，施工过程的不规范做法会造成保温板及饰面层不能与主体结构可靠连接。在新疆多风季节有保温板及饰面层脱落的隐患，造成人员伤害和财产损失，尤其高层建筑的危险性更高。对严寒地区和寒冷地区来说，过厚的保温材料会影响整个保温系统的安全性能。

2.2.2 超薄绝热板

超薄绝热板由二氧化硅、助剂、添加剂等混合制成的芯材与高强度阻气膜复合，通过真空封装技术，制成高效真空保温板。超薄绝热板密度较大，导热系数小（0.008 W/（m·K）），一般建筑仅用20 mm厚的绝热板保温层即可满足规范要求。由于保温板较薄，保温层与结构层连接可靠。但绝热板也存在较大缺陷：

（1）超薄绝热板的真空性能要求板材在运输和施工过程中不能被破坏。真空构造被破坏会导致导热系数急剧增大，失去原有的保温性能。因此，所有板材均需严格按照排板设计的尺寸生产、安装，施工过程中不能裁板，限制了施工安装的灵活性。

（2）在建筑运营周期内，真空绝热板的保温性能会随着安装使用时间逐渐衰减。现阶段的节能设计一般以满足建设单位要求和节省造价为原则，通常会按照规范限值设计，裕量不大。节能建筑在使用初期可以达到节能设计要求，但随着真空绝热板性能的衰减，建筑节能逐渐满足不了初期设计的目标和要求。

由于上述缺陷，现阶段绝热板在建筑节能设计中得不到普遍应用。绝热板要在建筑节能设计中推广普及尚需在结构、材质上改进提高。

3 外墙保温材料选用建议

在选用外墙保温材料时，除了满足建筑节能要求和外墙保温系统的持久性要求，还应考虑应用地理位置及施工方法，在选择外墙保温材料时应综合保温材料的耐候性、导热系数、抗拉强度、板材容重、吸水性、板材尺寸稳定性等材料特性。

（1）耐候性。外保温材料耐候性能很好地反应实际外保温工程在经高温日晒、突降暴雨及冬夏年温度反复变化下的保温性能。耐候性能的优劣决定保温系统能否与建筑物主体保持长久保温的功效。新疆冬季寒冷，夏季干热，应选购能经受住周期性冷热气候条件长期作用并适应当地的气候温度的保温材料。

（2）导热系数。导热系数是决定板材保温性能优劣的重要指标。板材的热阻越大则板材的保温性能越好，板材两侧的温差越大。建议选择导热系数小的保温材料，这样可使保温板薄，施工方便，节约空间。

（3）抗拉强度。板材类产品上墙后面临保温板材自身重力以及风力等外力作用下连接不牢固问题，因此外保温材料的抗拉力尤为重要。除合理的保温材料工艺构造，配套材料（如各类砂浆、网布、连接件）也应与建筑物外墙设计相结合，保温板材系统的抗拉能力起着关键作用。

（4）板材容重。板材的容重是决定板材导热系数、强度、尺寸稳定性的重要指标。

（5）板材尺寸稳定性。板材的尺寸稳定性是衡量保温材料在受机械力、热或其他外界条件作用下，外形尺寸不发生变化的性能。保温材料应具有良好的尺寸稳定性。如果用于工程上的板材发生翘曲变形，会导致外饰面开裂渗水，降低保温性能。采购的板材必须达到合理的陈化期，才能最大程度的避免系统因板材变形所致开裂。

（6）板材吸水性。保温板材产品的吸水性因材料本身的组成及内部结构不同而存在较大差异。保温板吸水后保温功能随之降低。低温下，吸入的水易结冰，进而破坏保温装饰一体化结构，降低板材的抗拉及保温功能。因此外墙保温材料应选择低吸水率材料。

4 结束语

我国的建筑节能发展很快，标准要求越来越严格，公众的节能意识也在逐渐增强。现阶段A级外墙保温材料仍然具有很大的局限性，保温性能好且综合性能优越的A级保温材料仍需要在节能材质及保温技术上寻求突破，提高性能。

外墙保温技术的发展与节能材料的革新密不可分。建筑节能应在保温绝热材料的基础上发展新型节能材料。节能材料的发展又必须与外墙保温技术相结合，才能真正发挥其作用。正是由于节能材料的不断革新，外墙保温技术的优越性才日益受到人们重视。所以在大力推广外墙保温技术的同时，要加强新型节能材料的开发和利用，从而真正地实现建筑节能。